CN110068700A - 用于监测元件的转速的方法和设备 - Google Patents

用于监测元件的转速的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN110068700A
CN110068700A CN201910060041.2A CN201910060041A CN110068700A CN 110068700 A CN110068700 A CN 110068700A CN 201910060041 A CN201910060041 A CN 201910060041A CN 110068700 A CN110068700 A CN 110068700A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circulation
revolving speed
centrifuge
counted
score
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910060041.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110068700B (zh
Inventor
U·贝乌克尔特
T·斯波恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Epedov Europe
Original Assignee
Eppendorf SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eppendorf SE filed Critical Eppendorf SE
Publication of CN110068700A publication Critical patent/CN110068700A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110068700B publication Critical patent/CN110068700B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/10—Control of the drive; Speed regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B13/00—Control arrangements specially designed for centrifuges; Programme control of centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/02—Electric motor drives
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/38—Diluting, dispersing or mixing samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B13/00—Control arrangements specially designed for centrifuges; Programme control of centrifuges
    • B04B2013/006—Interface detection or monitoring of separated components
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/093—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against increase beyond, or decrease below, a predetermined level of rotational speed

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于监测元件转速的方法和设备(100)。已知未确定转速本身的事实，但是相对于转速(120)计数预定循环(122)，并且通过将计数的循环与预定值(128)进行比较来确定超过预定转速，不需要具有相应软件的微控制器；相反，可以选择纯硬件解决方案，使得在监测设备(100)的转速方面不需要认证或重新认证。

Description

用于监测元件的转速的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于监测元件的转速的方法以及一种根据权利要求7的前序部分所述的用于监测元件的转速的设备。
背景技术
这种监测，尤其是电动机转速的监测，可以以多种方式使用，例如，用于确定和防止由超过某些最大转速引起的安全问题。例如，这种转速监测特别用于离心机中以防止碰撞。这对于与具有最大转速的离心机转子一起使用的实验用离心机尤其重要。
离心机转子用于离心机，特别是实验用离心机，以通过利用质量惯性分离在其中离心的样品的组分。在这样做时，越来越高的转速用于实现高的分离速率。实验用离心机是转子优选地以每分钟至少3000转，优选至少10000转，特别是至少15000转的速度运行并且通常放置在工作台上的离心机。为了将它们放置在工作台上，它们可能具有小于1mx 1m x1m的形状因素；因此它们的安装空间有限。优选地，设备的深度限制为最大70cm。
这种离心机用于医学、药学、生物学和化学等领域。
待离心的样品存储在样品容器中，这些样品容器通过离心机转子旋转。因此，离心机转子通常借助于垂直驱动轴旋转，该驱动轴由电动电动机驱动。取决于预期应用，使用各种离心机转子。因此，样品容器可以直接包含样品，或者样品容器可以具有其自己的包含样品的样品容纳器，使得大量样品可以在一个样品容器中同时离心。通常固定角度转子和摆动转子形式的离心机转子是已知的。
在大多数情况下，样品在一定温度下离心。例如，含有蛋白质和类似有机物质的样品不得过热，因此这些样品的温度控制上限通常在+40℃的范围内。另一方面，某些样品通常在+4℃的范围内冷却(水的特殊情况开始于3.98℃)。
除了约+40℃的预定最高温度和+4℃的标准检测温度外，还提供其他标准检测温度，例如+11℃，以便在此温度下检查离心机的冷却单元是否在受控的基础上低于室温运行。另一方面，出于职业安全的原因，必须防止接触具有例如大于或等于+60℃的过高温度的元件。
原则上，主动和被动系统可用于温度控制。被动系统基于空气辅助通风。该空气直接通过离心机转子，由此进行温度控制。空气通过开口被吸入离心机器皿中，并且通过另外的开口，加热的空气在离心机器皿的另一个点处再次排出，其中空气通过离心机转子的旋转被自动吸入和排出。另一方面，被动冷却也可以通过经由一个或多个风扇引导空气通过离心机器皿的冷却翅片进行，其中离心机器皿形成为没有通风口。
另一方面，主动冷却系统具有调节离心机容器温度的制冷剂回路，其间接冷却离心机转子和容纳在其中的样品容器。许多不同的介质用作冷却介质或温度控制介质。
使用微控制器来监测转速是众所周知的。例如，US 4700117A描述了使用磁体和霍尔传感器结合微控制器来监测离心机转子的转速。
这种解决方案的缺点在于微控制器需要必须经过认证的软件。如果更改此类软件，则需要新的认证。
因此，本发明的目的在于提出一种转速监测系统，该系统不需要重新认证，并且优选地也不需要认证。特别是，该监测系统应该是简单且具有成本效益的。
发明内容
该目的通过如权利要求1所述的根据本发明的方法和如权利要求7所述的根据本发明的设备来实现。有利的附加形式在从属权利要求和以下描述中与附图一起示出。
发明人认识到，通过不确定转速本身，但是计算与转速相关的预定循环并将计数的循环与预定值进行比较以检测预定转速是否被超过，可以以惊人简单的方式实现这样的目的。这意味着不需要具有适当软件的微控制器；相反，可以选择纯硬件解决方案，使得在现有标准的框架内进行适当的功能测试后，不需要后续认证或重新认证。
根据本发明的用于监测元件的转速的方法，特别是在离心机中，优选地在实验用离心机中，其中检测到超过元件的预定转速的元件的转速，该方法的特征在于，
-生成具有特定频率的循环，
-循环在一个时间段内计数，该时间段由元件一次完整旋转的持续时间的分数或倍数定义，
-将在该时间段内计数的循环与预定的计数器值进行比较，以及
-通过计数的循环低于预定计数器值来检测出超过预定转速。
该循环不是必须计算一次完整的旋转；相反，它也可以计算几次旋转甚至是部分旋转。例如，围绕旋转轴间隔相同距离的若干磁体可用于检测一次旋转的分数，同时可以仅使用一个磁体来检测一次旋转。如果通过选择方式仅检测磁体的每第二次通过或每多次通过，则可以检测多次旋转。是否检测分数或倍数取决于可用的循环频率和预定的转速。
在本发明的范围内，“多个”不仅意味着两个(因子“2”)或多个，而且意味着简单因子；即因子“1”。
在本发明的范围内，“循环”是指任何脉冲，优选是电脉冲。
“元件”可以是任何旋转部分。该元件优选是电动机的驱动轴。严格地说，这涉及监测电动机的驱动轴的转速，在本发明的范围内，该术语缩写为“监测电动机的转速”。也可以监测由这种电动机驱动的任何元件的转速。
在一个有利的附加实施方式中，提供了预定的计数器值与在预定的转速和循环频率下旋转一周的持续时间产生的乘积成比例并且四舍五入为自然数，而优选地，预定的计数器值是与在预定的转速和循环频率下旋转一周的持续时间产生的乘积相同并且四舍五入为自然数。在这种情况下，可以特别容易地预定计数器值。
在一个有利的附加实施方式中，提供了元件的旋转是电磁地确定的，优选地通过与磁传感器，特别是霍尔传感器相互作用的至少一个磁体来确定。此时，可以特别容易地读出元件的旋转。
在一种有利的附加实施方式中，提供了预定的转速适用于所使用的元件和/或由该元件驱动的元件，优选为离心机转子。此时，监测可以容易地适应特定的现有需求。
在一个有利的附加实施方式中，提供了在元件和/或从动元件上在编码的基础上确定和读出预定的转速，而优选地提供了：i)编码由一个或多个磁体实现以及读出由霍尔传感器实现，或者ii)编码由RFID应答器实现以及读出由RFID接收器实现。这允许特别容易且自动地确定特定的现有需求。
在一个有利的附加实施方式中，提供了在低于预定的计数器值之后，减小元件的转速并且优选地将元件减速至静止。但是，不需要主动减速；也可以简单地让元件运转停止，即不提供驱动能量(被动减速)，这例如推荐用于离心机转子。因此，实现了转速的限制，并且优选地，实现了对操作临界的条件的特定保护。虽然也可以将转速降低到非临界范围，但这将涉及转速控制，这需要在这方面具有认证的相应的软件，如果转速降低到静止，则可以精确地避免转速控制。
在一个有利的附加实施方式中，提供了元件的预定转速被限定为最大转速加上公差，其中公差优选地为至多10％，优选地为至多5％，特别地为至多3％。这考虑了在元件加速时可能发生的元件侧的转速控制的过冲。
根据本发明的装置要求独立保护，该装置用于监测元件的转速，特别是在离心机，优选实验用离心机中，其中检测到元件的转速超过元件的预定转速，其特征在于
-具有一定频率的循环发生器，
-用于确定元件的一次完整旋转的分数或倍数的装置，
-用于在元件的完整旋转的分数或倍数的持续时间内计数循环的装置，以及
-用于将计数循环与预定计数值进行比较的装置，其中通过计数的循环低于预定计数值来检测超过预定转速。
在一个有利的附加实施方式中，提供了循环发生器是石英稳定的循环发生器。因此，可以在硬件方面非常精确地确定循环的频率。
在一个有利的附加实施方式中，提供了用于控制元件的装置，如果检测到超过预定的转速，则该装置适于降低元件的转速。此时，监测可以直接干预元件控制。
在一个有利的附加实施方式中，提供了用于确定元件的一个完整旋转的分数或倍数的装置，其适于仅对上升信号沿或下降信号沿作出反应，而优选存在D触发器。这补偿了关于确定旋转的公差。例如，如果使用磁体和霍尔传感器来确定旋转，则关于磁场强度，关于磁体和霍尔传感器之间的距离以及霍尔传感器存在公差。
在一个有利的附加实施方式中，提供了用于在元件的一个完整旋转的分数或倍数的持续时间内计数循环的装置适于在元件的完整旋转的分数或倍数的持续时间内计数，而不在元件的完整旋转的下一个分数或倍数的持续时间内计数。这样可以在循环计数后留出足够的时间进行评估。
在一个有利的附加实施方式中，提供了用于在元件的一个完整旋转的分数或倍数的持续时间内计数循环的装置包括二进制计数器，该二进制计数器优选地至少设计为4位二进制计数器，特别是至少为8位二进制计数器。当然，根据应用，也可以使用更高的分辨率。这使得该设备在设计上特别简单。
在一个有利的附加实施方式中，提供了用于将计数的循环与预定计数器值进行比较的装置包括比较器，该比较器优选地至少设计为4位二进制比较器，特别是至少为8位二进制比较器。这使得该设备在设计上特别简单。
在一个有利的附加实施方式中，提供了用于在元件的一个完整旋转的分数或倍数的持续时间内计数循环的装置包括溢出存储器。这防止了在非常低的转速下，循环计数器的溢出将导致在循环计数器读出时循环数太低，这将指示非常高的转速，但实际上不存在。在计数器溢出的情况下，溢出存储器因此可靠地确定转速不是太高，其作为结果是足够的。但是，通过添加循环计数器和溢出存储器，也可以确定计数的循环的实际数。
在一个有利的附加实施方式中，提供了用于复位的装置，其优选地复位用于对循环进行计数的装置、用于比较计数的循环和/或溢出存储器的装置。这允许连续监测。
在一个有利的附加实施方式中，提供了一种结果存储器，用于超过预定转速的元件转速的状态，这导致存储器优选地适于存储超过元件转速的状态，直到元件达到静止或达到非临界的外周速度，优选小于3米/秒，最优选小于2米/秒，而结果存储器特别适于通过离心机盖子的开口被擦除。因此，可以避免临界的安全条件。
根据本发明的离心机要求独立保护，其具有根据本发明的转速监测系统，而离心机优选是实验用离心机。
附图说明
基于结合附图的优选实施例的描述来说明本发明的特征和其他优点。以下是纯粹的示意图：
图1是根据本发明的实验用离心机，
图2是根据本发明的设备的框图，
图3是根据本发明的循环计数的图，以及
图4是旋转探测器的形成和转速释放。
具体实施方式
图1至4纯粹示意性地示出了根据本发明的实验用离心机10和用于其上的用于转速监测的根据本发明的装置100。
如图1和图4所示，离心机10形成为具有壳体12的实验用离心机，壳体12具有盖子14和操作前部15。在离心机10的离心机容器16中，离心机转子20布置在离心机电动机18的驱动轴17上，该离心机转子形成为具有离心机烧杯22的摆动转子。
这里的“元件”是离心机电动机18，或更确切地说是离心机电动机18的驱动轴17。“元件控制”是相应的电动机控制(未示出)，以及由该元件“驱动”的元件是离心机转子20。
分配有固定霍尔传感器26的永磁体24布置在驱动轴17上。
此外，在离心机转子20上布置有永磁体28，永磁体28又被分配有固定的霍尔传感器30。或者，永磁体28可以由RFID应答器代替，并且霍尔传感器30可以由RFID接收器(未在每种情况下示出)代替。也可以使用其他合适的编码装置，例如条形码扫描仪等。
用于监测离心机电动机18的转速或离心机电动机18的驱动轴17的设备100更具体地在图2到图4中示出。
可以看出，设备100具有旋转检测器102、循环发生器104、二进制计数器106、比较器108、参考值发送器110、序列控制器112、溢出存储器114、评估器116和结果存储器118。
旋转检测器102包括D触发器(未示出)。它从霍尔传感器26接收其输入信号120，霍尔传感器26被分配给布置在驱动轴17上的永磁体24。
循环发生器是石英稳定的以及具有频率为32.768kHz的基本循环。该频率减半，循环发生器104通过其输出频率为16.384kHz的电脉冲122。
二进制计数器106、比较器108和参考值发送器110均为数字范围为255的8位元件。
旋转检测器102同时将其输出信号124发送到二进制计数器106、序列控制器112和评估器116。二进制计数器106将输出信号126发送到比较器108，以及如果需要，将输出信号126’发送到溢出存储器114。比较器108从参考值发送器110接收参考值128。比较器108将其输出信号130发送到评估器116。此外，评估器116从溢出存储器114接收输出信号132以及从序列控制器112接收输出信号134。序列控制器112还将控制信号134'发送到二进制计数器106和溢出存储器114。评估器116将其输出信号136(结果)馈送到结果存储器118，其另外从离心机盖14的状态检测器(未示出)接收控制信号140。结果存储器118又将控制信号142发送到离心机电动机18的电动机控制(未示出)。
设备100现在如下工作。
霍尔传感器26检测围绕驱动轴17的永磁体24的相应旋转，并输出由转速检测器102处理的相应信号120。(图2示出了四个转数a、b、c、d用于说明。)其中，存在于转速检测器102中的D触发器仅对上升沿150作出反应，并且同时在每个新的上升沿150之后发生信号改变，使得输出相对于上升沿150具有一半的频率的上升沿的方波信号152。
这些措施具有以下优点：
磁场强度、永磁体24和霍尔传感器26之间的距离以及霍尔传感器26本身受到公差的影响，这可导致转速的不同占空比。但是，由于必须非常精确地设定一次旋转的时间，因此这种波动会导致很大的偏差。通过用仅对上升沿150作出反应的D触发器将循环频率120减半，所有上述公差都不适用，因为测量不再取决于转速的占空比。由此获得占空比精确为50％的半循环频率152，由此可以非常精确地监测转速。
该减半的循环频率152与循环发生器104的循环122一起被馈送到二进制计数器106，作为输出信号124。由于减半的循环频率152，输出信号124承载152低电平154，二进制计数器106现在对来自循环122的循环156的进入循环157进行计数。
由于二进制计数器106的数量范围限于255个循环157的计数，所以提供溢出存储器114；这可以确保溢出的数字也可以计入更大的传入循环数。一旦减半的循环频率152承载高电平158，二进制计数器106就停止计数。
二进制计数器106的结果126被传送到比较器108。
比较器108从参考值发送器110接收参考值128。参考值发送器110又保持可用的各种参考值128，例如“158”和“64”。使用控制信号160选择相应的参考值128，在该实施例中，参考值发送器110使用被分配给永磁体28的霍尔传感器30(在此使用单独的电路，其不需要详细描述)来接收该相应的参考值。如果永磁体28不存在于离心机转子20上，则参考值发送器110接收低电平，从而将“158”的参考值128输出到比较器108。如果永磁体28存在于离心机转子20上，则参考值发送器110接收高电平，从而将“64”的参考值128输出到比较器108。由此，设备100接收离心机转子20的增加的转速的释放。
代替通过一个或没有磁体28对释放进行编码，也可以使用一个或三个磁体28或任何其他磁体组合。其他编码，例如RFID应答器或条形码等也是可能的。
评估器116对旋转检测器102的输出信号124的高电平158和序列控制器112的控制信号134中的高电平作出反应，然后如果两个信号124、134中的每一个具有高电平则开始评估。在此过程中，实现了在电磁兼容性(EMC)框架内的保护措施。在评估过程期间，评估器116检索比较器108的信号130和溢出存储器114的信号132，并评估比较器108是否指示二进制计数器106的计数器值126大于或等于参考值128，以及是否发生溢出。
如果计数器值126大于或等于参考值128，则评估器116确定转速不是太高。即使计数器值126小于参考值128，但是发生溢出132，转速也不是太高，因为溢出存储器114然后表示计数器值255，其在任何情况下都比两个参考值128中的一个更大。
但是，如果计数器值126小于参考值128并且没有发生溢出132，则转速过高。
根据结果，评估器116现在将控制信号136发送到结果存储器118，使得如果转速不是太高，结果存储器118在控制信号142中输出低电平。如果转速太高，则结果存储器118在控制信号142中输出高电平。因此，结果存储器118以这样的方式设计，即它可以从低电平重写到高电平，但并不是反之亦然。仅通过离心机盖14的状态检测器的相应控制信号140删除高电平；也就是说，如果这种状态检测器检测到打开的盖子14。其中，只有在离心机电动机18已经停止时才能打开盖子。但是，也可以规定，当离心机转子的外周速度降至2m/s以下时，会发生重写；然而，优选与盖开口联接。
结果存储器118的输出信号142直接且优先地输入到电动机控制中，使得它能够以输出信号142的低电平自由地调节，并且电动机转速减小到静止在输出信号142的高电平处自动发生。
序列控制器112对旋转检测器102的输出信号124的高电平158做出反应，并将时间延迟的控制信号134'发送到二进制计数器106和溢出存储器114，而以这样的方式确定时移，即溢出存储器114和比较器108的读出连同评估器116中的评估过程以及结果136及其到结果存储器118的传输完成。在该时间延迟过去之后，二进制计数器106和溢出存储器114由序列控制器112复位，序列控制器112因此在此连接中用作复位设备，通过该复位设备，当下一个低电平154到达控制信号124时可以进行下一次计数以及在下一个高电平158到达时，可以进行后续评估。
因此，必须设置具有溢出功能的监测，结合二进制计数器106和比较器108的数字范围的参考值128，使得参考值128包含在这样的数字范围内。
在这样做时，参考值128结合循环频率122以这样的方式选择，即它们对应于期望的极限速度。
例如，“158”的参考值128对应于每分钟6,223转的极限速度，而这个值是用非四舍五入的数值计算的，同时考虑了循环信号122中的公差。简单地说，循环频率16.384kHz的持续时间大约为0.061ms，这意味着158个循环持续大约9.638ms。因此，在此时间内，执行电动机18的驱动轴17的一次完整旋转，由此在9.638ms内发生一次旋转，这相当于每分钟约6,223转。
这种每分钟6,223转的极限速度比每分钟6,000转的所需最大转速高约3.7％，因为在电动机18加速时总是预期有轻微的过冲。
“64”的参考值128又对应于每分钟15,361转的极限速度。这种15,361转/分钟的极限速度也比所需的最大转速15060转/分钟高约2％，因为在电动机18加速时总是预期有轻微的过冲。
这表明，在电动机18的一次旋转期间，进行计数，并且在电动机18的紧接着的旋转期间，进行评估，使得这两个处理步骤不会相互干扰。
从上面的介绍中可以清楚地看出，本发明提供了一种带有转速监测系统100的离心机10，利用该转速监测系统100不再需要在转速监测范围内的认证或重新认证。这是通过不确定转速本身来实现的；相反，相对于转速计数预定的循环，并且通过将计数的循环与预定值进行比较来确定超过预定的转速。这意味着不需要带有相应软件的微控制器；相反，可以选择纯硬件解决方案，这样就不需要认证或重新认证。
除非另有说明，否则本发明的所有特征可以彼此自由组合。除非另有说明，否则在附图的描述中描述的特征也可以与其他特征自由组合作为本发明的特征。因此，设备和离心机的当前特征也可以在该过程的框架内使用，重新配制为过程特征，并且过程特征也可以在设备和离心机的框架内使用，重新配制为设备或者离心机的特征，视情况而定。
参考标记清单
10 根据本发明的离心机，实验用离心机
12 壳体
14 盖
15 操作前部
16 离心机容器
17 驱动轴，元件
18 离心机电动机，元件
20 离心机电动机，摆动转子，从动元件
22 离心烧杯
24 永磁体
26 霍尔传感器
28 永磁体
30 霍尔传感器
100 根据本发明的设备，用于监测离心机电动机18或离心机电动机20的驱动轴17的转速，视情况而定
102 旋转探测器，用于确定元件一次完整旋转的分数或倍数的装置
104 循环发生器
106 二进制计数器，用于计数循环的装置
108 比较器，用于将计数的循环与预定计数器值进行比较的装置
110 参考值发送器
112 序列控制器，复位设备，用于复位的装置
114 溢出存储器
116 评估器
118 结果存储器
120 霍尔传感器26的输出信号，循环频率
122 如果循环发生器的频率为16.384kHz，则为电脉冲
124 转数检测器 102的输出信号
126 二进制计数器 106到比较器 108的输出信号
126' 二进制计数器 106到溢出存储器 114的输出信号
128 参考值发送器 110对比较器 108的参考值
130 比较器 108到评估器 116的输出信号
132 溢出存储器 114到评估器 116的输出信号
134 序列控制器 112到评估器 116的输出信号
134'序列控制器 112到二进制计数器 106和溢出存储器 114的时移输出信号
136 评估器 116到结果存储器 118的结果、输出信号
140 状态检测器到结果存储器 118的控制信号
142 结果存储器 118到离心机电动机 18的电动机控制的控制信号
150 霍尔传感器 26的输出信号 120的上升沿
152 平方波信号，减半的循环频率
154 减半的循环频率 152的低电平
156 电脉冲 122的循环
157 在平方波信号 152的低电平 154期间计数的循环
158 减半循环频率 152的高电平
160 (从转子特性导出)到参考值发送器 110的控制信号

Claims (15)

1.用于监测元件(17、18、20)的转速的方法，特别是用于离心机中，优选地用于实验用离心机(10)中，其中检测到元件(17、18、20)的转速超过所述元件(17、18、20)的预定转速，其特征在于：
-生成具有特定频率的循环(122、156)，
-所述循环(122、156)在一段时间(154)内计数，所述时间段由所述元件(17、18、20)的一个完整旋转的持续时间的分数或倍数定义，
-将在所述时间段(154)内计数的循环(157)与预定的计数器值(128)进行比较，以及
-通过计数的循环(157)低于预定的计数器值(128)检测到超过预定转速。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定的计数器值(128)与在预定转速和循环频率下的一次旋转的持续时间产生的乘积成比例，并且四舍五入为自然数，而所述预定的计数器值(128)优选地与在预定转速和循环频率下的一次旋转的持续时间产生的乘积相同，并且四舍五入为自然数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述元件(17、18、20)的旋转是电磁地确定的，优选地通过与磁传感器(26)相互作用的至少一个磁体(24)确定，所述磁传感器(26)特别是霍尔传感器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述预定转速适用于所使用的元件(17、18、20)和/或由所述元件驱动的元件，优选地为离心机转子(20)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述元件(17、18、20)和/或所述从动元件(20)处在编码基础上确定和读出所述预定转速，而优选地提供了i)编码由一个或多个磁体(28)实现，读出由霍尔传感器(30)实现，或者ii)编码由RFID应答器实现，读出由RFID接收器实现。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在低于预定计数器值(128)之后，所述元件(17、18、20)的转速减小以及所述元件(17、18、20)优选地减速至静止。
7.用于监测元件(17、18、20)的转速的设备(100)，特别是用于离心机中，优选地用于实验用离心机(10)中，其中检测到所述元件(17、18、20)的转速超过所述元件(17、18、20)的预定转速，其特征在于
-具有特定频率的循环发生器(104)，
-用于确定所述元件(17、18、20)的一次完整旋转的分数或倍数的装置(102)，
-用于在所述元件(17、18、20)的完整旋转的分数或倍数的持续时间内对循环(156)进行计数的装置(106)以及
-用于将计数的循环(157)与预定计数值(128)进行比较的装置(108)，其中通过计数的循环(157)低于预定计数值(128)检测超过预定转速。
8.根据权利要求7所述的设备(100)，其特征在于，所述循环发生器是石英稳定的循环发生器(104)和/或具有用于控制所述元件(17、18、20)的装置，如果检测到超过预定转速，则所述装置适于减少所述元件(17、18、20)的转速。
9.根据权利要求7或8所述的设备(100)，其特征在于，用于确定所述元件(17、18、20)的一次完整旋转的分数或倍数的装置(102)适于仅对上升信号沿(150)或下降信号沿做出反应，而优选存在D触发器。
10.根据前述权利要求7至9中任一项所述的设备(100)，其特征在于，用于计数循环(156)的装置(106)适于在所述元件(17、18、20)的完整旋转的分数或倍数的持续时间内在所述元件(17、18、20)的完整旋转的分数或倍数的持续时间内计数，而不是在所述元件(17、18、20)的完整旋转的下一次分数或倍数的持续时间内计数。
11.根据前述权利要求7至10中任一项所述的设备(100)，其特征在于，用于在所述元件(17、18、20)的完整旋转的分数或倍数的持续时间内对所述循环(156)进行计数的所述装置包括二进制计数器，其优选地被设计为8位二进制计数器。
12.根据前述权利要求7至11中任一项所述的设备(100)，其特征在于，用于将计数的循环(157)与预定的计数器值(128)进行比较的装置包括比较器(108)，其优选地被设计为8位比较器。
13.根据前述权利要求7至12中任一项所述的设备(100)，其特征在于，用于在所述元件(17、18、20)的完整旋转的分数或倍数的持续时间内对所述循环(156)进行计数的所述装置(106)包括溢出存储器(114)。
14.根据前述权利要求7至13中任一项所述的设备(100)，其特征在于，存在用于重置的装置(112)，其优选地重置用于对循环(156)进行计数的装置(106)、用于比较计数的循环(157)的装置(108)和/或溢出存储器(114)。
15.根据前述权利要求7至13中任一项所述的设备(100)，其特征在于，存在结果存储器(118)，用于存储超过预定转速的元件转速的状态，其中结果存储器优选地适于存储超过元件转速的状态，直到所述元件(17、18、20)停止或达到优选小于3m/s的非临界外周速度，最优选小于2m/s，而所述结果存储器(118)特别适于通过离心机(10)的盖(14)的开口被擦除。
CN201910060041.2A 2018-01-23 2019-01-22 用于监测元件的转速的方法和设备 Active CN110068700B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018101457.0A DE102018101457A1 (de) 2018-01-23 2018-01-23 Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Drehzahl eines Elements
DE102018101457.0 2018-01-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110068700A true CN110068700A (zh) 2019-07-30
CN110068700B CN110068700B (zh) 2022-05-27

Family

ID=65228347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910060041.2A Active CN110068700B (zh) 2018-01-23 2019-01-22 用于监测元件的转速的方法和设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11298707B2 (zh)
EP (1) EP3517210B1 (zh)
JP (1) JP6944960B2 (zh)
CN (1) CN110068700B (zh)
DE (1) DE102018101457A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110988383A (zh) * 2019-12-20 2020-04-10 中国科学技术大学 通过非接触测速实现球磨机工作状态检测的方法及系统
CN114798197A (zh) * 2022-03-18 2022-07-29 上海力申科学仪器有限公司 高速离心机转速过冲控制方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014160125A1 (en) * 2013-03-14 2014-10-02 Centricycle, Inc. Centrifuge device
DE102019121598A1 (de) * 2019-08-09 2021-02-11 Andreas Hettich Gmbh & Co. Kg Zentrifuge

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3465326A (en) * 1965-07-26 1969-09-02 Ici Ltd Speed detection
US4521894A (en) * 1982-04-22 1985-06-04 Saskatchewan Power Corporation Overspeed/underspeed detector
JPS63105865U (zh) * 1986-12-26 1988-07-08
JPH08108098A (ja) * 1994-08-17 1996-04-30 Hitachi Koki Co Ltd 遠心機に於るロータの過回転防止制御装置
AU4056999A (en) * 1998-06-16 2000-01-05 M.E.A. Motor Inspection Ltd. Method and system for performance testing of rotating machines
CN1499507A (zh) * 2002-11-09 2004-05-26 ���ǵ�����ʽ���� 使用镜像信号控制主轴电机的恒定线速度的方法和装置
CN1525073A (zh) * 2003-02-26 2004-09-01 华为技术有限公司 一种监控风扇运行的方法
EP1832335A1 (de) * 2006-03-09 2007-09-12 Eppendorf Ag Vorrichtung zum Mischen, insbesondere von Laborgefäß-Inhalten, aufweisend einen Beschleunigungssensor
CN101038295A (zh) * 2007-04-29 2007-09-19 北京航天控制仪器研究所 转台速率等精度测量方法和测量装置
CN101206161A (zh) * 2006-12-21 2008-06-25 通用电气公司 利用转子转速加速度检测非对称结冰的方法和系统
CN101726625A (zh) * 2008-10-15 2010-06-09 上海市离心机械研究所有限公司 防止转速测量值跳动的装置及其方法
US20100188103A1 (en) * 2009-01-23 2010-07-29 Sanyo Electric Co., Ltd. Pulse period measurement method
CN103675322A (zh) * 2013-09-30 2014-03-26 江阴众和电力仪表有限公司 转速测量仪表
CN103917295A (zh) * 2011-11-07 2014-07-09 埃佩多夫股份公司 流体转移设备
CN104487808A (zh) * 2012-06-28 2015-04-01 索尤若驱动有限及两合公司 用于确定旋转安装的轴的转数的系统和用于确定旋转安装的轴的转数的方法
CN104903166A (zh) * 2013-01-08 2015-09-09 威伯科有限公司 用于控制车辆制动设备的控制器、具有该控制器的转速传感装置、制动设备和车辆以及能利用该控制器实施的用于转速感测的方法
US20160054351A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for monitoring speed and position of a rotating member
CN105510619A (zh) * 2015-11-26 2016-04-20 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 一种电机转速测量装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2252250A1 (de) * 1972-10-25 1974-05-02 Basf Ag Verfahren zur herstellung von brenzkatechinderivaten
DE2254250C3 (de) 1972-11-06 1980-06-19 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Drehzahlbegrenzungseinrichtung fur eine Turbine
DE2942891A1 (de) * 1979-10-24 1981-05-07 Bernhard Dipl.-Phys. 1000 Berlin Schallopp Verfahren zur automatischen ueberwachung eines drehzahl-grenzwertes
JPS5954917A (ja) * 1982-09-24 1984-03-29 Toshiba Corp デイジタル移動検出装置
JPS60851A (ja) * 1983-06-17 1985-01-05 Hitachi Koki Co Ltd 遠心機の制御回路
US4700117A (en) 1985-05-31 1987-10-13 Beckman Instruments, Inc. Centrifuge overspeed protection and imbalance detection system
WO1987000770A1 (en) * 1985-08-09 1987-02-12 Beckman Instruments, Inc. Overspeed protection signal override system for a centrifuge apparatus
JPS63176561U (zh) * 1987-03-27 1988-11-16
US5103213A (en) * 1990-06-25 1992-04-07 Bindicator Company Shaft rotation monitoring apparatus
DE19632965A1 (de) * 1996-08-16 1998-02-19 Sigma Laborzentrifugen Gmbh Steuerungssystem für eine Laborzentrifuge
US6262549B1 (en) * 2000-06-29 2001-07-17 System General Corp. Fan speed pulse filter for a PWM fan
JP5682826B2 (ja) * 2011-04-15 2015-03-11 日立工機株式会社 遠心分離機
JP6238005B2 (ja) * 2013-12-27 2017-11-29 日立工機株式会社 遠心機

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3465326A (en) * 1965-07-26 1969-09-02 Ici Ltd Speed detection
US4521894A (en) * 1982-04-22 1985-06-04 Saskatchewan Power Corporation Overspeed/underspeed detector
JPS63105865U (zh) * 1986-12-26 1988-07-08
JPH08108098A (ja) * 1994-08-17 1996-04-30 Hitachi Koki Co Ltd 遠心機に於るロータの過回転防止制御装置
AU4056999A (en) * 1998-06-16 2000-01-05 M.E.A. Motor Inspection Ltd. Method and system for performance testing of rotating machines
CN1499507A (zh) * 2002-11-09 2004-05-26 ���ǵ�����ʽ���� 使用镜像信号控制主轴电机的恒定线速度的方法和装置
CN1525073A (zh) * 2003-02-26 2004-09-01 华为技术有限公司 一种监控风扇运行的方法
EP1832335A1 (de) * 2006-03-09 2007-09-12 Eppendorf Ag Vorrichtung zum Mischen, insbesondere von Laborgefäß-Inhalten, aufweisend einen Beschleunigungssensor
CN101206161A (zh) * 2006-12-21 2008-06-25 通用电气公司 利用转子转速加速度检测非对称结冰的方法和系统
CN101038295A (zh) * 2007-04-29 2007-09-19 北京航天控制仪器研究所 转台速率等精度测量方法和测量装置
CN101726625A (zh) * 2008-10-15 2010-06-09 上海市离心机械研究所有限公司 防止转速测量值跳动的装置及其方法
US20100188103A1 (en) * 2009-01-23 2010-07-29 Sanyo Electric Co., Ltd. Pulse period measurement method
CN103917295A (zh) * 2011-11-07 2014-07-09 埃佩多夫股份公司 流体转移设备
CN104487808A (zh) * 2012-06-28 2015-04-01 索尤若驱动有限及两合公司 用于确定旋转安装的轴的转数的系统和用于确定旋转安装的轴的转数的方法
CN104903166A (zh) * 2013-01-08 2015-09-09 威伯科有限公司 用于控制车辆制动设备的控制器、具有该控制器的转速传感装置、制动设备和车辆以及能利用该控制器实施的用于转速感测的方法
CN103675322A (zh) * 2013-09-30 2014-03-26 江阴众和电力仪表有限公司 转速测量仪表
US20160054351A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for monitoring speed and position of a rotating member
CN105510619A (zh) * 2015-11-26 2016-04-20 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 一种电机转速测量装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110988383A (zh) * 2019-12-20 2020-04-10 中国科学技术大学 通过非接触测速实现球磨机工作状态检测的方法及系统
CN114798197A (zh) * 2022-03-18 2022-07-29 上海力申科学仪器有限公司 高速离心机转速过冲控制方法
CN114798197B (zh) * 2022-03-18 2024-03-15 上海力申科学仪器有限公司 高速离心机转速过冲控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019126807A (ja) 2019-08-01
US11298707B2 (en) 2022-04-12
DE102018101457A1 (de) 2019-07-25
CN110068700B (zh) 2022-05-27
EP3517210A1 (de) 2019-07-31
EP3517210B1 (de) 2021-09-08
JP6944960B2 (ja) 2021-10-06
US20190224692A1 (en) 2019-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110068700A (zh) 用于监测元件的转速的方法和设备
EP0494421B1 (en) Tachometer and rotor identificaton system for centrifuges
HU204212B (en) Method and control arrangement for protecting against the excess of permissible revolution number of centrifuges having high speed of revolutions
EP3969651B1 (en) Washing machine and control method thereof
WO2001076761A1 (en) A method and system for energy management and overspeed protection of a centrifuge
CN110155836A (zh) 电梯的预防性维护的方法和电梯系统
US20020042334A1 (en) Centrifuge
EP0570391B1 (en) Centrifuge rotor identification system based on rotor velocity
JP5035632B2 (ja) 遠心分離機
EP0714324B1 (en) Automatic rotor identification based on a rotor-transmitted signal
CN103063866B (zh) 速度监视装置
JP3431235B2 (ja) 遠心分離ロータ識別システムおよび遠心分離ロータ
JP3956646B2 (ja) 遠心機
JP6447364B2 (ja) 遠心機
CN114728297B (zh) 离心机
US11971339B2 (en) Centrifugal sedimentation-type particle size distribution measurement device
CN216051001U (zh) 离心机与实验样本检测装置
JP2004154724A (ja) ロータ回転異常検出装置
CN214917133U (zh) 一种高速冷冻离心机的转子识别结构
CN106066188A (zh) 一种搅拌子检测系统及其检测方法
EP4244976A1 (en) Monitoring device for monitoring an electric motor in a laboratory system
KR950011694A (ko) 세탁기의 포량 감지장치와 방법
JPH0790185B2 (ja) 遠心分離機の回転体検出方式

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230420

Address after: Hamburg, Germany

Patentee after: Epedov Europe

Address before: Hamburg, Germany

Patentee before: EPPENDORF AG

TR01 Transfer of patent right